(57)【要約】  車両（１００）は、蓄電装置（１１０）と、モータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）と、蓄電装置（１１０）からの出力電圧を昇圧するためのコンバータ（１２０）と、モータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を駆動するためのインバータ（１３０）と、ＥＣＵ（３００）とを備える。インバータ（１３０）は、スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）を含み、スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）は、インバータ（１３０）の温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有する。ＥＣＵ（３００）は、蓄電装置（１１０）の温度特性とインバータ（１３０）の温度特性とに基づいて、スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）の耐電圧を超えない範囲で昇圧電圧が高くなるように、コンバータ（１２０）の昇圧電圧を設定する。このようにすることによって、低温時にスイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）の保護を行ないつつ動力性能の低下を抑制することができる。
2011145184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置（１１０）と、
回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）と、
前記蓄電装置（１１０）からの出力電圧を昇圧するためのコンバータ（１２０）と、
スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）を含み、前記コンバータ（１２０）からの昇圧電圧を変換して前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）を駆動するためのインバータ（１３０）と、
前記昇圧電圧を設定するための制御装置（３００）とを備え、
前記スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）は、前記インバータ（１３０）の温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有し、
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度特性と前記インバータ（１３０）の温度特性とに基づいて、前記耐電圧を超えない範囲で前記昇圧電圧が高くなるように前記昇圧電圧を設定する、車両。
【請求項２】
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度と、前記インバータ（１３０）の温度と、前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）の目標トルク指令値と、前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）の最高回転速度とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第１項に記載の車両。
【請求項３】
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度および前記インバータ（１３０）の温度に基づいて、前記蓄電装置（１１０）の充放電電力上限値をさらに制限することによって、前記目標トルク指令値に対して前記最高回転速度が確保できるように前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第２項に記載の車両。
【請求項４】
前記制御装置（３００）は、前記目標トルク指令値に対して前記最高回転速度が確保できる前記昇圧電圧であるときに、現在の前記インバータ（１３０）の温度において前記インバータ（１３０）に流すことのできる最大電流に基づいて前記蓄電装置（１１０）の充放電可能電力を演算するとともに、現在の前記蓄電装置（１１０）の温度において前記蓄電装置（１１０）の入出力可能な最大電力が前記充放電可能電力を上回る場合は前記充放電可能電力を前記充放電電力上限値に設定し、前記最大電力が前記充放電可能電力を下回る場合は前記最大電力を前記充放電電力上限値に設定する、請求の範囲第３項に記載の車両。
【請求項５】
前記制御装置（３００）は、現在の前記蓄電装置（１１０）の温度において前記蓄電装置（１１０）が入出力可能な最大電流と、前記インバータ（１３０）の温度とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第１項に記載の車両。
【請求項６】
前記制御装置（３００）は、現在の前記インバータ（１３０）の温度において、前記最大電流に対応するインバータ電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第５項に記載の車両。
【請求項７】
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度と、前記インバータ（１３０）の温度と、前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）から要求される目標電力とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第１項に記載の車両。
【請求項８】
前記制御装置（３００）は、前記目標電力と現在の前記蓄電装置（１１０）の温度において前記蓄電装置（１１０）が入出力可能な最大電力とを比較するとともに、前記目標電力が前記最大電力を上回る場合は前記蓄電装置（１１０）が前記最大電力を入出力するときに入出力可能な最大電流と前記インバータ（１３０）の温度とに基づいて前記昇圧電圧を設定し、前記目標電力が前記最大電力を下回る場合は前記目標電力と前記インバータ（１３０）の温度とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第７項に記載の車両。
【請求項９】
前記制御装置（３００）は、前記目標電力が前記最大電力を上回る場合は、現在の前記インバータ（１３０）の温度において、前記最大電流に対応するインバータ電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定し、前記目標電力が前記最大電力を下回る場合は、現在の前記インバータ（１３０）の温度において、前記目標電力が入出力されるときに前記インバータ（１３０）に流れる電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第８項に記載の車両。
【請求項１０】
前記蓄電装置（１１０）の温度特性は、前記蓄電装置（１１０）の温度が低下すると、出力可能な最大電流が低下する特性を含む、請求の範囲第１項〜第９項のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１１】
前記インバータ（１３０）の温度特性は、前記インバータ（１３０）に流すことのできる電流が、前記インバータ（１３０）の温度が高いほど大きく、前記昇圧電圧が大きいほど小さくなる特性を含む、請求の範囲第１０項に記載の車両。
【請求項１２】
前記インバータ（１３０）の温度特性は、前記インバータ（１３０）に流すことのできる電流が、前記インバータ（１３０）の温度が高いほど大きく、前記昇圧電圧が大きいほど小さくなる特性を含む、請求の範囲第１項〜第９項のいずれか１項に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、より特定的には、蓄電装置からの電力を用いてモータにより駆動力を発生することが可能な車両のモータ駆動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて、モータによって発生する駆動力により走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。【０００３】
このような車両では、モータを駆動するために、コンバータやインバータのような電力変換装置が用いられる場合がある。そして、これらの電力変換装置の温度特性や、蓄電装置の温度特性から、部品保護を目的として、モータによる出力を制限することが必要となる場合がある。【０００４】
特開２００６−１４９０６４号公報（特許文献１）は、インバータにより駆動される車両駆動システムにおいて、インバータを冷却するための冷却水の温度がインバータの温度に近い場合には、回転電機へのトルク指令値を制限する構成を開示する。特開２００６−１４９０６４号公報（特許文献１）に開示された車両駆動システムによれば、高温でのシステム保護と、動力性能または燃費の両立性が高められた車両を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４９０６４号公報
【特許文献２】特開２００９−２０１２００号公報
【特許文献３】特開２００９−０８１９５９号公報
【特許文献４】特開２００６−０２５４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電力変換装置に含まれるスイッチング素子は、一般的に、その温度が低下すると絶縁耐圧が低下する特性を有している。そのため、寒冷地のような極低温下において、このような電力変換装置を駆動する場合には、スイッチング素子の破損を防止するために、スイッチング素子に印加される電圧を制限することが必要となる場合がある。【０００７】
このような電圧制限が行なわれた場合、回転電機によって出力可能なトルクが制限されてしまうために、動力性能が低下してしまうという問題があった。【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電装置からの電力を用いてモータにより駆動力を発生することが可能な車両において、低温時に部品保護を行ないつつ、動力性能の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による車両は、蓄電装置と、回転電機と、蓄電装置からの出力電圧を昇圧するためのコンバータと、インバータと、制御装置とを備える。インバータは、スイッチング素子を含み、コンバータからの昇圧電圧を変換して回転電機を駆動する。制御装置は、上記の昇圧電圧を設定する。スイッチング素子は、インバータの温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有する。そして、制御装置は、蓄電装置の温度特性とインバータの温度特性とに基づいて、耐電圧を超えない範囲で昇圧電圧が高くなるように昇圧電圧を設定する。【００１０】
好ましくは、制御装置は、蓄電装置の温度と、インバータの温度と、回転電機の目標トルク指令値と、回転電機の最高回転速度とに基づいて昇圧電圧を設定する。【００１１】
好ましくは、制御装置は、蓄電装置の温度およびインバータの温度に基づいて、蓄電装置の充放電電力上限値をさらに制限することによって、目標トルク指令値に対して最高回転速度が確保できるように昇圧電圧を設定する。【００１２】
好ましくは、制御装置は、目標トルク指令値に対して最高回転速度が確保できる昇圧電圧であるときに、現在のインバータの温度においてインバータに流すことのできる最大電流に基づいて蓄電装置の充放電可能電力を演算する。そして、制御装置は、現在の蓄電装置の温度において蓄電装置の入出力可能な最大電力が充放電可能電力を上回る場合は充放電可能電力を充放電電力上限値に設定し、最大電力が充放電可能電力を下回る場合は最大電力を充放電電力上限値に設定する。【００１３】
好ましくは、制御装置は、現在の蓄電装置の温度において蓄電装置が入出力可能な最大電流と、インバータの温度とに基づいて昇圧電圧を設定する。【００１４】
好ましくは、制御装置は、現在のインバータの温度において、最大電流に対応するインバータ電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に昇圧電圧を設定する。【００１５】
好ましくは、制御装置は、蓄電装置の温度と、インバータの温度と、回転電機から要求される目標電力とに基づいて昇圧電圧を設定する。【００１６】
好ましくは、制御装置は、目標電力と現在の蓄電装置の温度において蓄電装置が入出力可能な最大電力とを比較する。そして、制御装置は、目標電力が最大電力を上回る場合は蓄電装置が最大電力を入出力するときに入出力可能な最大電流とインバータの温度とに基づいて昇圧電圧を設定し、目標電力が最大電力を下回る場合は目標電力とインバータの温度とに基づいて昇圧電圧を設定する。【００１７】
好ましくは、制御装置は、目標電力が最大電力を上回る場合は、現在のインバータの温度において、最大電流に対応するインバータ電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に昇圧電圧を設定し、目標電力が最大電力を下回る場合は、現在のインバータの温度において、目標電力が入出力されるときにインバータに流れる電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に昇圧電圧を設定する。【００１８】
好ましくは、蓄電装置の温度特性は、蓄電装置の温度が低下すると、出力可能な最大電流が低下する特性を含む。【００１９】
好ましくは、インバータの温度特性は、インバータに流すことのできる電流が、インバータの温度が高いほど大きく、昇圧電圧が大きいほど小さくなる特性を含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、蓄電装置からの電力を用いてモータにより駆動力を発生することが可能な車両において、低温時に部品保護を行ないつつ、動力性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に従うモータ駆動制御システムを搭載した車両の全体構成図である。
【図２】モータジェネレータにおける、出力トルクと回転速度との関係を示す図である。
【図３】インバータの温度と、インバータに流すことのできる電流との関係を説明するための図である。
【図４】一般的な蓄電装置の温度特性の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１の電圧設定制御を説明するための第１の図である。
【図６】実施の形態１の電圧設定制御を説明するための第２の図である。
【図７】実施の形態１の電圧設定制御を説明するための第３の図である。
【図８】実施の形態１において、ＥＣＵで実行される電圧設定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図９】エンジンおよびモータジェネレータにより発生されるトルクの関係を示す共線図である。
【図１０】モータジェネレータが発電する場合の、電圧設定制御を説明するための図である。
【図１１】実施の形態２における電圧設定制御を説明するための第１の図である。
【図１２】実施の形態２における電圧設定制御を説明するための第２の図である。
【図１３】実施の形態２における電圧設定制御を説明するための第３の図である。
【図１４】実施の形態２において、ＥＣＵで実行される電圧設定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１５】実施の形態３における電圧設定制御を説明するための第１の図である。
【図１６】実施の形態３における電圧設定制御を説明するための第２の図である。
【図１７】実施の形態３において、ＥＣＵで実行される電圧設定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２３】
[車両の基本構成]
図１は、本実施の形態に従うモータ駆動制御システムを搭載した車両１００の全体構成図である。本実施の形態においては、車両１００としてエンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両を例として説明するが、車両１００の構成はこれに限定されるものではなく、蓄電装置からの電力によって走行可能な車両であれば適用可能である。車両１００としては、ハイブリッド車両以外にたとえば電気自動車や燃料電池自動車などが含まれる。
【００２４】
図１を参照して、車両１００は、直流電圧発生部２０と、負荷装置３０と、コンデンサＣ２と、制御装置（以下、ＥＣＵ「Electronic  Control  Unit」とも称する。）３００とを備える。
【００２５】
直流電圧発生部２０は、蓄電装置１１０と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、コンバータ１２０とを含む。
【００２６】
蓄電装置１１０は、代表的には、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を含んで構成される。また、蓄電装置１１０の電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢは、電圧センサ１０、電流センサ１２および温度センサ１１によってそれぞれ検出される。そして、検出された電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢは、ＥＣＵ３００に出力される。
【００２７】
システムリレーＳＲ１の一方端は蓄電装置１１０の正極端子に接続され、システムリレーＳＲ１の他方端は電力線ＰＬ１に接続される。システムリレーＳＲ２の一方端は蓄電装置１１０の負極端子に接続され、システムリレーＳＲ２の他方端は接地線ＮＬに接続される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、ＥＣＵ３００からの信号ＳＥにより制御され、蓄電装置１１０とコンバータ１２０との間の電力の供給と遮断とを切替える。
【００２８】
コンバータ１２０は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、コンバータ１２０とインバータ１３０とを結ぶ電力線ＰＬ２および接地線ＮＬの間に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣによって制御される。
【００２９】
本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には、ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ逆並列に接続される。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと電力線ＰＬ１との間に接続される。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬの間に接続される。
【００３０】
コンバータ１２０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１２０は、昇圧動作時には、蓄電装置１１０から供給された電圧ＶＢを電圧ＶＨ（インバータ１３１への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する。）に昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＰＬ２へ供給することにより行なわれる。
【００３１】
また、コンバータ１２０は、降圧動作時には電圧ＶＨを電圧ＶＢに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、接地線ＮＬへ供給することにより行なわれる。
【００３２】
これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＢの比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２を、オンおよびオフにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＢ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。
【００３３】
コンデンサＣ２は、コンバータ１２０からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１３０へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、システム電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００３４】
負荷装置３０は、インバータ１３０と、動力分割機構１４０と、エンジン１５０と、駆動輪１６０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを含む。また、インバータ１３０は、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためのインバータ１３１と、モータジェネレータＭＧ２を駆動するためのインバータ１３５とを含む。なお、図１においては、車両１００がインバータおよびモータジェネレータを２組備える例が示されるが、たとえばインバータ１３１とモータジェネレータＭＧ１、あるいはインバータ１３５とモータジェネレータＭＧ２のいずれか１組のみを備える構成としてもよい。
【００３５】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ１３０から供給される交流電力を受けて車両１００を走行させるための回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、外部から回転力を受け、ＥＣＵ３００からの回生トルク指令によって交流電力を発電するとともに回生制動力を発生する。
【００３６】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構１４０を介してエンジン１５０にも連結される。そして、エンジン１５０の発生する駆動力とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御される。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ１をエンジン１５０により駆動される発電機として機能させ、モータジェネレータＭＧ２を駆動輪１６０を駆動するための電動機として機能させるものとする。
【００３７】
動力分割機構１４０には、エンジン１５０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータＭＧ１との両方に振り分けるために、たとえば遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）を含んで構成される。
【００３８】
インバータ１３１は、コンバータ１２０から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン１５０を始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１３１は、エンジン１５０から伝達される機械的動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された回生電力を変換し、コンバータ１２０に出力する。このときコンバータ１２０は、降圧回路として動作するようにＥＣＵ３００によって制御される。
【００３９】
インバータ１３１は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬの間に並列に設けられる、Ｕ相上下アーム１３２と、Ｖ相上下アーム１３３と、Ｗ相上下アーム１３４とを含んで構成される。各相上下アームは、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬの間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相上下アーム１３２は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を含んで構成される。Ｖ相上下アーム１３３は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を含んで構成される。Ｗ相上下アーム１３４は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を含んで構成される。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ逆並列に接続される。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１によって制御される。
【００４０】
代表的には、モータジェネレータＭＧ１は、３相の永久磁石型同期電動機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一方端が中性点に共通に接続される。さらに、各相コイルの他方端は、各相上下アーム１３２〜１３４のスイッチング素子の接続ノードと接続される。
【００４１】
インバータ１３５は、コンバータ１２０に対してインバータ１３１と並列的に接続される。インバータ１３５は、駆動輪１６０を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して、コンバータ１２０の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１３５は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された回生電力をコンバータ１２０に出力する。インバータ１３５の内部の構成は図示しないが、インバータ１３１と同様であり、詳細な説明は繰り返さない。
【００４２】
インバータ１３１は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値が正（ＴＲ１＞０）の場合には、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１に応答して、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１３１は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値が零の場合（ＴＲ１＝０）には、制御信号ＰＷＩ１に応答したスイッチング動作により、出力トルクが零になるようにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
【００４３】
さらに、車両１００の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１は負に設定される（ＴＲ１＜０）。この場合には、インバータ１３１は、制御信号ＰＷＩ１に応答したスイッチング動作により、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧（システム電圧）をコンデンサＣ２を介してコンバータ１２０へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、電動車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００４４】
また、インバータ１３１には、インバータ１３１の温度状態を検出するための温度センサ２８が設けられる。温度センサ２８は、インバータ１３１の温度ＴＷ１の検出値をＥＣＵ３００に出力する。なお、温度センサ２８は、インバータ１３１の温度状態が適切に検出できる場所に設置され、たとえば、インバータ１３１の筐体に接するように設置されてもよいし、内部のスイッチング素子の近傍に設置されてもよい。あるいは、インバータ１３１を冷却するための冷却装置（図示せず）が設けられる場合には、冷却水などの冷却媒体の温度を検出するようにしてもよい。
【００４５】
インバータ１３５についても同様に、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２に対応した制御信号ＰＷＩ２をＥＣＵ３００から受け、制御信号ＰＷＩ２に応答したスイッチング動作によって直流電圧を交流電圧に変換して所定のトルクになるようにモータジェネレータＭＧ２を駆動する。また、インバータ１３５にも、インバータ１３１と同様に温度センサ２９が設置される。温度センサ２９は、インバータ１３５の温度ＴＷ２を検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００４６】
電流センサ２４，２５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ流れるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流をＥＣＵ３００へ出力する。なお、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の電流の瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ２４，２５は２相分のモータ電流を検出するように配置すれば足りる。
【００４７】
回転角センサ（レゾルバ）２６，２７は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θ１，θ２を検出し、その検出した回転角θ１，θ２をＥＣＵ３００へ出力する。ＥＣＵ３００は、回転角θ１，θ２に基づきモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２および角速度ω１，ω２（ｒａｄ／ｓ）を算出することができる。なお、回転角センサ２６，２７については、ＥＣＵ３００にてモータ電圧や電流から回転角θ１，θ２を直接演算することによって配置を省略してもよい。
【００４８】
ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、車両１００の各機器を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。
【００４９】
代表的な機能として、ＥＣＵ３００は、入力されたトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、電圧センサ１０によって検出された直流電圧ＶＢ、電流センサ１２によって検出された電流ＩＢ、電圧センサ１３によって検出されたシステム電圧ＶＨおよび電流センサ２４，２５からのモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、回転角センサ２６，２７からの回転角θ１，θ２等に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２に従ったトルクを出力するように、コンバータ１２０およびインバータ１３０の動作を制御する。すなわち、コンバータ１２０およびインバータ１３０を上記のように制御するための制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成して、コンバータ１２０およびインバータ１３０へそれぞれ出力する。
【００５０】
ＥＣＵ３００は、コンバータ１２０の昇圧動作時には、システム電圧ＶＨをフィードバック制御し、システム電圧ＶＨが電圧指令値に一致するように制御信号ＰＷＣを生成する。
【００５１】
また、ＥＣＵ３００は、車両１００が回生制動モードの場合は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換するように制御信号ＰＷＩ１、ＰＷＩ２を生成してインバータ１３０へ出力する。これにより、インバータ１３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２０へ供給する。
【００５２】
さらに、ＥＣＵ３００は、車両１００が回生制動モードの場合は、インバータ１３０から供給された直流電圧を降圧するように制御信号ＰＷＣを生成し、コンバータ１２０へ出力する。これにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電した交流電圧が、直流電圧に変換され、さらに降圧されて蓄電装置１１０に供給される。
【００５３】
ＥＣＵ３００は、エンジン１５０に設けられた温度センサ２３によって検出された吸気温度ＴＡＩＲを受ける。また、ＥＣＵ３００は、大気圧センサ２２によって検出された大気圧の検出値ＰＡＩＲを受ける。ＥＣＵ３００は、これらの情報を考慮して、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を生成する。
【００５４】
［低温時の電圧制限の問題点］
次に、図１のようなコンバータやインバータを備える車両において、低温時に、スイッチング素子の保護のためにシステム電圧が実行される場合の問題点を、図２から図４を用いて説明する。
【００５５】
図２は、モータジェネレータにおける、出力トルクと回転速度との関係を示す図である。なお、以降の説明では、理解を容易にするために、モータジェネレータおよびインバータについては力行側の電力および電流を正値として表わし、回生側の電力および電流を負値として表わす。また、蓄電装置については、放電側の電力および電流を正値として表わし、充電側の電力および電流を負値として表わす。
【００５６】
図２を参照して、インバータが常温の場合に、機械的に定まるモータジェネレータの最高回転速度Ｎｇｍａｘにおいて、モータジェネレータのトルク指令値ＴＲｔａｇ１を達成することができるシステム電圧がＶＨ０である場合を考える（図２中の点Ｐ１０）。
【００５７】
ここで、冬季の場合や寒冷地の場合のような低温時では、上述のように、温度の低下によってインバータのスイッチング素子の耐電圧が低下するため、システム電圧が、たとえばＶＨ１に制限される。そうすると、最高回転速度Ｎｇｍａｘにおいて出力可能なトルクが図２中の点Ｐ１１のように低下する。そして、要求されるトルク指令値ＴＲｔａｇ１を達成するためには、システム電圧がＶＨ１の曲線に沿って回転速度を低減することが必要となる（図２中の点Ｐ１２）。
【００５８】
したがって、このように低温時においてシステム電圧ＶＨを制限することによって、回転速度を確保すると出力トルクが低下し、出力トルクを確保すると回転速度を制限することになり、結果的に動力性能が低下してしまうおそれがある。特に、図１のような、エンジンを備えたハイブリッド車両においては、モータジェネレータの回転速度の低下に伴ってエンジンの回転速度も低下する場合がある。一般的に、ハイブリッド車両においては、システム電圧の低下によるトルクの低下よりも、エンジンの回転速度低下によるトルクの低下の影響のほうが比較的大きい。そのため、このような回転速度の制限によって、さらに動力性能が低下してしまうおそれがあり、特にコンパクトカーのような出力が小さい車両においてはその影響が顕著になりやすい。
【００５９】
以上の状況から、低温時において動力性能の低下を抑制するためには、システム電圧ＶＨをできるだけ制限しないことが望ましいが、一方で上述のようにスイッチング素子の保護の観点からはシステム電圧ＶＨの制限も必要であり、これらが両立できるようにシステム電圧を適切に設定することが必要となる。
【００６０】
ここで、本実施の形態を適用しない場合の、システム電圧ＶＨの設定手法の比較例について説明する。
【００６１】
図３は、インバータの温度ＴＷと、インバータに流すことのできる電流との関係を説明するための図である。図３を参照して、システム電圧ＶＨを一定とした場合には、一般的に、インバータの温度ＴＷが増大するにつれて、インバータに流すことのできる電流も大きくなる。
【００６２】
また、インバータの温度ＴＷが一定の場合には、システム電圧ＶＨが小さいほど、インバータに流すことのできる電流も大きくなる。これは、システム電圧が小さいほうが、電圧変動に伴って発生する電流のサージ成分も小さくなるためである。
【００６３】
図３からわかるように、あるインバータの温度ＴＡ１において、図３中の点Ｐ１５から図３中の点Ｐ１６の状態にするためのシステム電圧ＶＨ１は、インバータに流れる電流をどれだけ許容するかによって定められる。そして、インバータに流れる電流の大きさは、蓄電装置から供給される電流の大きさにほぼ比例した値となるので、結果として蓄電装置から供給される電流の大きさによってシステム電圧ＶＨ１が定められる。
【００６４】
図４は、一般的な蓄電装置の温度特性の一例を示す図である。蓄電装置においては、図４に示すように、過放電を防止するために放電電力の上限値Ｗｏｕｔが設定される。この放電電力上限値Ｗｏｕｔは、蓄電装置の温度ＴＢがあるしきい値ＴＢ１よりも低下すると、電池の内部抵抗が増大するため、出力可能な電力が最大値Ｗｏｕｔ０から低下する。
【００６５】
一方で、蓄電装置内の各電池から出力される電圧の下限値ＶＢｍｉｎは、電池の劣化を防止する観点から、一般的に温度に依存せず、たとえば一定の値ＶＢ０に設定される。そのため、蓄電装置から出力可能な最大電流ＩＢｍａｘは、放電電力上限値Ｗｏｕｔに比例した値となる。
【００６６】
しかしながら、この比較例においては、低下後のシステム電圧ＶＨ１の設定に際して、蓄電装置の温度ＴＢについては考慮されておらず、蓄電装置から出力可能な最大電流ＩＢｍａｘが蓄電装置の温度ＴＢにかかわらず最大値ＩＢ０であること、すなわち放電電力上限値がＷｏｕｔ０であることを前提としてシステム電圧ＶＨ１が設定される。
【００６７】
そうすると、たとえば、蓄電装置の温度ＴＢが、図４におけるしきい値ＴＢ１よりも小さく、最大電流ＩＢｍａｘが最大値ＩＢ０よりも小さい場合であっても、システム電圧ＶＨが過度に制限されてしまうことによって、必要以上に動力性能の低下を招いてしまう可能性がある。
【００６８】
そこで、本実施の形態においては、低温時において、インバータの温度に加えてさらに蓄電装置の温度を考慮してシステム電圧ＶＨを設定する、電圧設定制御を行なう。このようにすることによって、システム電圧ＶＨが過度に制限されることが抑制できるので、スイッチング素子を保護しつつ動力性能を向上することが期待できる。
【００６９】
［実施の形態１］
上記で示した比較例では、システム電圧ＶＨを制限する際に、蓄電装置が出力可能な最大電流が流れた場合に、その最大電流に対応してインバータに供給される電流をインバータが許容できることを前提として低下後のシステム電圧を設定した。
【００７０】
ところで、同じインバータの温度において、システム電圧ＶＨの制限を緩和し、システム電圧ＶＨの低下量を小さくした場合を考える。上述の図３に示したように、インバータの温度が同じであれば、システム電圧が大きいほどインバータに流すことのできる電流が小さくなる。言い換えれば、蓄電装置から出力される電流を小さくすることによって、インバータに流れる電流を小さくできるので、システム電圧ＶＨの低下量を小さくすることができる。
【００７１】
また、図４で示したように、蓄電装置の放電電力上限値Ｗｏｕｔは蓄電装置の出力可能な最大電流ＩＢｍａｘに比例するので、現在の蓄電装置の温度ＴＢにおいて、要求されるトルク指令と回転速度とから算出される要求出力電力が、放電電力上限値Ｗｏｕｔより小さい場合には、蓄電装置からの出力電流がＩＢ０より小さくなる。したがって、蓄電装置から放電可能な電力を制限することによって、蓄電装置から出力可能な最大電流を低減することができる。
【００７２】
このように、蓄電装置の放電電力を制限することによって、システム電圧ＶＨの低下量を小さくすることが可能となる。その結果として、回転速度を制限することが防止できるので、動力性能の低下を抑制することが期待できる。
【００７３】
次に、図５から図７を用いて、上記で説明した実施の形態１の電圧設定制御をより詳細に説明する。
【００７４】
図５を参照して、運転者のアクセルペダルの操作等から要求されるトルク指令値がＴＲｔａｇ２である場合を考える。このトルク指令値ＴＲｔａｇ２において、最高回転速度Ｎｇｍａｘを達成できる状態が図５中の点Ｐ２０であり、これを達成可能な最小のシステム電圧がＶＨｘ（ＶＨｘ＞ＶＨ１）であるとする。このシステム電圧ＶＨｘとした場合に、蓄電装置から出力することが必要な放電電力が放電電力上限値Ｗｏｕｔを超過しなければ、比較例のようにシステム電圧をＶＨ１まで低下させることによって回転速度が制限される（図５中の点Ｐ２２）ことはない。
【００７５】
次に図６を参照して、現在のインバータ温度ＴＡ２において、システム電圧ＶＨｘである場合に、インバータに流せる電流ＩＡｘを算出する。今、ＶＨｘ＞ＶＨ１であるので、このインバータ電流ＩＡｘは、システム電圧をＶＨ１まで低下したときの電流ＩＡ２よりも小さくなる。
【００７６】
そして、図７を参照して、現在の蓄電装置の温度ＴＢ２において、図６で算出したインバータ電流ＩＡｘに対応する蓄電装置の出力電流ＩＢｘを、その温度ＴＢ２において出力可能な最大電流ＩＢｍａｘよりも小さいか否かを判定する。たとえば、図７のように、蓄電装置の温度ＴＢ２の場合に、出力電流ＩＢｘが図７中の点Ｐ２８にあるときには、最大電流ＩＢ０よりも小さいので、この電流ＩＢｘに対応する放電電力Ｗｏｕｔｘも、その温度ＴＢ２における放電電力上限値Ｗｏｕｔ０よりも小さくなる（図７中の点Ｐ２９）。
【００７７】
したがって、要求されるトルク指令値ＴＲｔａｇ２に対して、最高回転速度Ｎｇｍａｘが達成できるようなシステム電圧ＶＨｘとした場合に、そのときのインバータ温度ＴＷおよび蓄電装置の温度ＴＢを考慮して、蓄電装置から出力される電力Ｗｏｕｔｘが放電電力上限値Ｗｏｕｔよりも小さいときには、蓄電装置から出力可能な電力をＷｏｕｔｘに制限することによって、スイッチング素子を保護しつつ動力性能を確保することができる。
【００７８】
図８は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行される電圧設定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図８および後述する図１４，図１７に示すフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００７９】
図１および図８を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、運転者のアクセルペダル操作、エンジン１５０の吸気温度ＴＡＩＲおよび気圧ＰＡＩＲなどに基づいて算出されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴＲ１，ＴＲ２を取得する。
【００８０】
次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、図５で示したような、予め記憶されたマップなどを用いることによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれについて、最高回転速度において取得した目標トルクＴＲ１，ＴＲ２を達成可能なシステム電圧ＶＨｘを算出する。
【００８１】
ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、インバータ温度ＴＷ１，ＴＷ２において、算出したシステム電圧ＶＨｘの場合に、インバータ１３１，１３５に流せることができる最大電流ＩＡｘを、図６のようなマップに基づいて算出する。また、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０において、電流ＩＡｘに対応する、蓄電装置１１０に流れる電流ＩＢｘについても算出する。
【００８２】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、電流ＩＢｘと、蓄電装置１１０の電圧下限値ＶＢ０とに基づいて、蓄電装置１１０からの放電電力Ｗｏｕｔｘを算出する。
【００８３】
ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、図７で示したマップに基づいてＳ１３０にて算出した放電電力Ｗｏｕｔｘが、現在の蓄電装置１１０の温度ＴＢにおける放電電力上限値Ｗｏｕｔよりも小さいか否かを判定する。
【００８４】
放電電力Ｗｏｕｔｘが放電電力上限値Ｗｏｕｔよりも小さい場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、Ｓ１５０に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、放電電力上限値Ｗｏｕｔの値をＷｏｕｔｘに設定するとともに、システム電圧ＶＨの値をＶＨｘに設定する（Ｓ１６０）。その後、メインルーチンに処理が戻されて、設定した放電電力上限値（＝Ｗｏｕｔｘ）およびシステム電圧（＝ＶＨｘ）を用いて、コンバータ１２０およびインバータ１３１，１３５の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２が生成される。
【００８５】
一方、放電電力Ｗｏｕｔｘが放電電力上限値Ｗｏｕｔ以上の場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、放電電力上限値Ｗｏｕｔの値を維持する。そして、処理がＳ１７０に進められ、ＥＣＵ３００は、システム電圧ＶＨの値を、放電電力が最大となる場合（すなわち、Ｗｏｕｔの場合）に発生する電流をインバータにおいて流すことができるシステム電圧ＶＨ１に設定する。その後、メインルーチンに処理が戻されて、放電電力上限値（＝Ｗｏｕｔ）およびシステム電圧（＝ＶＨ１）を用いて、コンバータ１２０およびインバータ１３１，１３５の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２が生成される。
【００８６】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、低温時であっても、インバータおよび蓄電装置の温度に基づいて、要求されるトルク指令値を最高回転速度において出力した場合に必要な電力が蓄電装置の放電電力上限値を下回る場合には、蓄電装置からの放電電力を制限することによって、システム電圧ＶＨの低下量を小さくすることができる。これによって、回転数制限を行なうことなくシステム電圧ＶＨを低下できるので、スイッチング素子を保護しつつ、車両の動力性能の低下を抑制することが可能となる。
【００８７】
なお、図８においては、図５〜図７のような個別のマップを用いてシステム電圧ＶＨを設定する手法について説明したが、インバータおよび蓄電装置の温度、要求トルク指令値、ならびに最高回転速度をパラメータとし、図５〜図７の特性を含む多次元マップを用いてシステム電圧ＶＨを設定するようにしてもよい。
【００８８】
また、上述の説明においては、モータジェネレータが力行の場合について説明したが、モータジェネレータが回生の場合についても、上記の手法が適用可能である。
【００８９】
上述のように、本実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ１はエンジン１５０により駆動されて発電を行なう発電機として機能する。そして、遊星歯車機構を含む動力分割機構１４０によって、エンジン１５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により発生されるトルクがバランスするように調整される。
【００９０】
図９は、エンジン１５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により発生されるトルクの関係を示す共線図である。共線図の縦軸は回転速度が示される。
【００９１】
図９を参照して、たとえば、動力分割機構１４０に含まれる遊星歯車機構のサンギアにモータジェネレータＭＧ１が接続され、キャリアにエンジン１５０が接続され、リングギアにモータジェネレータＭＧ２が接続される場合を考える。この場合には、エンジン１５０により出力されるトルクＴｅおよびモータジェネレータＭＧ２によって出力されるトルクＴｇ２が、減速比を定める比率ｍ（０＜ｍ＜１）に従って、モータジェネレータＭＧ１の発電により発生するトルクＭｇ１とつりあうように調整される（図９中の直線Ｗ５０）。
【００９２】
理解を容易にするために、エンジン１５０およびモータジェネレータＭＧ２の出力トルクが変わらないとした場合、温度低下に伴ってシステム電圧ＶＨを低下させると、図１０における点Ｐ５０から点Ｐ５１へのようにモータジェネレータＭＧ１の発電トルクが低下する。そうすると、図９において、エンジン１５０およびモータジェネレータＭＧ２の出力トルクとのバランスが取れなくなり、たとえば図９中の破線の直線Ｗ５１のように、エンジン１５０およびモータジェネレータＭＧ１の回転速度が増加する。
【００９３】
この回転速度の増加を防止するために、モータジェネレータＭＧ１において、点Ｐ５０における発電トルクと同じトルクを出力するためには、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を制限して図１０の点Ｐ５２となるようにすることが必要となる。そうすると、図９の共線図は、直線Ｗ５２のようになり、エンジン１５０の回転速度が低下する。
【００９４】
このように、モータジェネレータＭＧ１による発電トルクの場合でも、図２で説明した場合と同様の問題が生じるので、上述した電圧設定制御を適用することによって、スイッチング素子を保護しつつ、車両の動力性能の低下を抑制することが可能となる。ここで、蓄電装置が充電状態となる場合には、上述の放電電力上限値に代えて充電電力上限値を用いて判定を行なう。
【００９５】
なお、図１のように、車両の駆動力を発生するためのモータジェネレータＭＧ２と、発電するためのモータジェネレータＭＧ１を有する車両においては、蓄電装置１１０から出力される電力は、モータジェネレータＭＧ２で駆動力を発生するために必要な電力から、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力を差し引いたものとなる。そのため、図７および図８において、蓄電装置１１０の放電電力上限値Ｗｏｕｔとの比較については、このモータジェネレータＭＧ２で駆動力を発生するために必要な電力から、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力を差し引いた電力に基づいて行なわれることに注意すべきである。
【００９６】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、要求されるトルク指令値を最高回転速度で達成する場合の出力電力が、蓄電装置の放電電力上限値よりも小さくなる場合に、システム電圧の制限を緩和する手法について説明した。
【００９７】
ところで、インバータの温度が低下するような低温時には、蓄電装置の温度も低下している場合が多い。そのため、図４において蓄電装置の温度がしきい値ＴＢ１より低い場合のように、蓄電装置の出力可能電力（放電電力上限値）が制限されている状態においては、蓄電装置から出力可能な最大電流も制限される。そして、インバータに流れる電流も小さくなるので、蓄電装置の温度を考慮せずに蓄電装置から出力可能な最大電流がＩＢ０であるとした場合と比較して、システム電圧ＶＨの制限を緩和できる可能性がある。
【００９８】
そこで、実施の形態２においては、蓄電装置の温度に対応した放電電力制限値に基づいてシステム電圧を設定する手法について説明する。
【００９９】
図１１から図１３は、実施の形態２における、電圧設定制御を説明するための図である。
【０１００】
図１１を参照して、実施の形態２においては、まず現在の蓄電装置の温度ＴＢにおける、蓄電装置の放電電力上限値Ｗｏｕｔを算出する。たとえば、図１１の温度ＴＢ３の場合においては、放電電力上限値Ｗｏｕｔの値がＷｏｕｔｙである点Ｐ３９が算出される。
【０１０１】
そして、このときに蓄電装置から出力可能な最大電流ＩＢｍａｘ（＝ＩＢｙ）を、Ｗｏｕｔｙと蓄電装置の下限電圧ＶＢ０から算出する（図１１中の点Ｐ３８）。
【０１０２】
次に、図１２を参照して、現在のインバータ温度ＴＷ（＝ＴＡ３）において、上記で算出された最大電流ＩＢｙに対応するインバータ電流ＩＡｙを流すことができる最大のシステム電圧ＶＨｙを算出する（図１２の点Ｐ３５）。
【０１０３】
このようにしてシステム電圧ＶＨを設定することによって、たとえば図１３において、要求されるトルク指令値がＴＲｔａｇ３であり目標の回転速度がＮｇ３である場合（図１３における点Ｐ３０）では、上述の比較例のようにシステム電圧をＶＨ１に設定する場合と比較して回転速度の制限をする必要がなくなる。その結果として、動力性能の低下を抑制することが可能となる。
【０１０４】
なお、図１２において、たとえばインバータ電流がＩＡｙ＊のような場合には、それに対応して算出されるシステム電圧ＶＨｙ＊はＶＨ１よりも小さくなる（図１２中の点Ｐ３７）。そうすると、必要以上にシステム電圧ＶＨを制限することになるので、このような場合には、システム電圧はＶＨ１に設定される。
【０１０５】
この実施の形態２による電圧設定制御は、図１１からわかるように、蓄電装置の放電電力上限値Ｗｏｕｔが、最大値Ｗｏｕｔ０よりも小さく設定されるときに有効である。
【０１０６】
図１４は、実施の形態２において、ＥＣＵ３００で実行される電圧設定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【０１０７】
図１および図１４を参照して、ＥＣＵ３００は、Ｓ２００にて、現在の蓄電装置１１０の温度ＴＢに基づいて、図１１のようなマップを用いて、蓄電装置１１０の放電電力上限値Ｗｏｕｔ（＝Ｗｏｕｔｙ）を算出する。
【０１０８】
次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ２１０にて、Ｓ２００で算出した放電電力上限値Ｗｏｕｔｙと蓄電装置１１０の下限電圧ＶＢ０とに基づいて、蓄電装置１１０から出力可能な最大電流ＩＢｙを算出する。また、ＥＣＵ３００は、この最大電流ＩＢｙに対応するインバータ電流ＩＡｙについても算出する。
【０１０９】
ＥＣＵ３００は、Ｓ２２０にて、上記で算出したインバータ電流ＩＡｙを流すことができる最大のシステム電圧ＶＨｙを、図１２のようなマップを用いて算出する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ２３０にて、算出したシステム電圧ＶＨｙが、蓄電装置１１０の放電電力上限値Ｗｏｕｔの値が最大値Ｗｏｕｔ０である場合に対応するシステム電圧ＶＨ１より大きいか否かを判定する。
【０１１０】
システム電圧ＶＨｙがＶＨ１より大きい場合（Ｓ２３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１に２４０に進められ、放電電力上限値Ｗｏｕｔの値をＷｏｕｔｙに設定するとともに、Ｓ２５０にて、システム電圧ＶＨの値をＶＨｙに設定する。その後、メインルーチンに処理が戻されて、設定した放電電力上限値（＝Ｗｏｕｔｙ）およびシステム電圧（＝ＶＨｙ）を用いて、コンバータ１２０およびインバータ１３１，１３５の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２が生成される。
【０１１１】
一方、システム電圧ＶＨｙがＶＨ１以下の場合（Ｓ２３０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、放電電力上限値Ｗｏｕｔの値を維持する。そして、Ｓ２６０に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、システム電圧ＶＨの値を、放電電力が最大となる場合（すなわち、Ｗｏｕｔの場合）に発生する電流をインバータにおいて流すことができるシステム電圧ＶＨ１に設定する。その後、メインルーチンに処理が戻されて、放電電力上限値（＝Ｗｏｕｔ）およびシステム電圧（＝ＶＨ１）を用いて、コンバータ１２０およびインバータ１３１，１３５の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２が生成される。
【０１１２】
なお、実施の形態２においても、図１１〜図１３の特性を含む多次元マップを用いて、システム電圧ＶＨを設定するようにしてもよい。
【０１１３】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、蓄電装置の温度によって蓄電装置の放電電力上限値が制限される場合には、結果としてインバータ電流についても制限されるので、それに応じてシステム電圧の低下量を抑制することが可能となる。これによって、スイッチング素子を保護しつつ、車両の動力性能の低下を抑制することが可能となる。
【０１１４】
［実施の形態３］
実施の形態２においては、蓄電装置の温度に対応した放電電力上限値に基づいてシステム電圧を設定する手法について説明した。しかしながら、実施の形態２においては、実際に要求されている要求電力が、放電電力上限値よりも小さい場合には、システム電圧を過剰に制限している場合が発生し得る。
【０１１５】
そこで、実施の形態３では、蓄電装置の温度において、トルク指令値と目標回転速度から定まる要求電力と放電電力上限値との比較に基づいて、システム電圧を設定する手法について説明する。
【０１１６】
図１５および図１６は、実施の形態３における電圧設定制御を説明するための図である。
【０１１７】
図１５を参照して、現在の蓄電装置の温度ＴＢがたとえばＴＢ４であり、要求電力がＰＢＲであるとする（図１５の点Ｐ４９）。この場合、図１５からわかるように、要求電力ＰＢＲはその温度ＴＢ４における放電電力上限値Ｗｏｕｔ０よりも小さい。そして、このときに蓄電装置から出力可能な最大電流ＩＢＲについても、その温度ＴＢ４における最大値ＩＢ０よりも小さくなる（図１５の点Ｐ４８）。
【０１１８】
そして、図１６のように、インバータの温度ＴＷ（＝ＴＡ４）において、この電流ＩＢＲに対応するインバータ電流ＩＡＲを流すことができる最大のシステム電圧ＶＨＲ（図１６の点Ｐ４５）を算出する。
【０１１９】
一方、蓄電装置の温度がさらに低く、図１５におけるＴＢ４Ａであるような場合には、要求電力ＰＢＲが、その温度ＴＢ４Ａにおける放電電力上限値Ｗｏｕｔｚよりも大きくなる（図１５中の点Ｐ４９＊）。この場合には、蓄電装置の過放電を防止するために、要求電力はＷｏｕｔｚに制限される（図１５中の点Ｐ４９Ａ）。そして、これに引き続いて、実施の形態２と同様に、最大電流ＩＢｚを算出するとともに、対応するインバータ電流ＩＡｚを流すことができるシステム電圧ＶＨｚを、図１６のように算出する。
【０１２０】
すなわち、要求電力ＰＢＲが放電電力上限値Ｗｏｕｔを下回る場合には、実施の形態１のように要求電力ＰＢＲを用いて放電電力を制限することによって、システム電圧の低下量を小さくすることができる。一方、要求電力ＰＢＲが放電電力上限値Ｗｏｕｔを上回る場合には、実施の形態２のように、放電電力上限値を用いて放電電力を制限することによって、過放電となることを抑制しつつシステム電圧の低下量を小さくすることができる。
【０１２１】
図１７は、実施の形態３において、ＥＣＵ３００で実行される電圧設定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【０１２２】
図１および図１７を参照して、ＥＣＵ３００は、Ｓ３００にて、トルク指令値ＴＲと目標回転速度ＮｇＲとに基づいて、目標電力ＰＢＲを算出する。
【０１２３】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ３１０にて、算出された目標電力ＰＢＲが、現在の蓄電装置１１０の温度ＴＢにおける放電電力上限値Ｗｏｕｔより大きいか否かを判定する。
【０１２４】
目標電力ＰＢＲが放電電力上限値Ｗｏｕｔ以下の場合（Ｓ３１０にてＮＯ）は、処理がＳ３５０に進められ、ＥＣＵ３００は、目標電力ＰＢＲおよび蓄電装置１１０の電圧下限値ＶＢ０から、蓄電装置１１０の最大電流ＩＢＲを算出する。また、ＥＣＵ３００は、この電流ＩＢＲに対応するインバータ電流ＩＡＲを算出する。
【０１２５】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ３６０にて、現在のインバータ温度ＴＷにおいて、上述の電流ＩＡＲを流すことができるシステム電圧ＶＨＲを算出する。その後、メインルーチンに処理が戻されて、目標電力ＰＢＲおよびシステム電圧ＶＨＲを用いて、コンバータ１２０およびインバータ１３１，１３５の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２が生成される。
【０１２６】
一方、目標電力ＰＢＲが放電電力上限値Ｗｏｕｔより大きい場合（Ｓ３１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ３２０に進められる。そして、ＥＣＵ３００は、現在の蓄電装置１１０の温度ＴＢにおける放電電力上限値Ｗｏｕｔｚを、図１５のようなマップを用いて算出する。
【０１２７】
次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ３３０にて、放電可能電力Ｗｏｕｔｚおよび蓄電装置１１０の電圧下限値ＶＢ０から、蓄電装置１１０の最大電流ＩＢｚを算出する。また、ＥＣＵ３００は、この電流ＩＢｚに対応するインバータ電流ＩＡｚを算出する。
【０１２８】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ３４０にて、現在のインバータ温度ＴＷにおいて、上述の電流ＩＡｚを流すことができるシステム電圧ＶＨｚを算出する。その後、メインルーチンに処理が戻されて、放電電力上限値（＝Ｗｏｕｔｚ）およびシステム電圧（＝ＶＨｚ）を用いて、コンバータ１２０およびインバータ１３１，１３５の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２が生成される。
【０１２９】
なお、実施の形態３においても、要求電力、蓄電装置の温度、およびインバータの温度をパラメータとし、図１５および図１６の特性を含む多次元マップを用いて、システム電圧ＶＨを設定するようにしてもよい。
【０１３０】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、実際の要求電力に基づいて、蓄電装置の温度およびインバータの温度を考慮してシステム電圧を設定することが可能となる。これによって、スイッチング素子を保護しつつ、車両の動力性能の低下を抑制することが可能となる。
【０１３１】
なお、実施の形態２および実施の形態３においても、蓄電装置１１０が充電状態の場合にも同様にこれらの電圧設定制御を適用することが可能である。
【０１３２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３３】
１０，１３  電圧センサ、１１，２３，２８，２９  温度センサ、１２，２４，２５  電流センサ、２０  直流電圧発生部、２２  大気圧センサ、２６，２７  回転角センサ、３０  負荷装置、１００  車両、１１０  蓄電装置、１２０  コンバータ、１３０，１３１，１３５  インバータ、１３２  Ｕ相上下アーム、１３３  Ｖ相上下アーム、１３４  Ｗ相上下アーム、１４０  動力分割機構、１５０  エンジン、１６０  駆動輪、３００  ＥＣＵ、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＮＬ  接地線、ＰＬ１，ＰＬ２
電力線、Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー。
【図１】
2011145184.tif 000003
【図２】
2011145184.tif 000004
【図３】
2011145184.tif 000005
【図４】
2011145184.tif 000006
【図５】
2011145184.tif 000007
【図６】
2011145184.tif 000008
【図７】
2011145184.tif 000009
【図８】
2011145184.tif 000010
【図９】
2011145184.tif 000011
【図１０】
2011145184.tif 000012
【図１１】
2011145184.tif 000013
【図１２】
2011145184.tif 000014
【図１３】
2011145184.tif 000015
【図１４】
2011145184.tif 000016
【図１５】
2011145184.tif 000017
【図１６】
2011145184.tif 000018
【図１７】
2011145184.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月6日(2010.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置（１１０）と、
回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）と、
前記蓄電装置（１１０）からの出力電圧を昇圧するためのコンバータ（１２０）と、
スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）を含み、前記コンバータ（１２０）からの昇圧電圧を変換して前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）を駆動するためのインバータ（１３０）と、
前記昇圧電圧を設定するための制御装置（３００）とを備え、
前記スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）は、前記インバータ（１３０）の温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有し、
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度特性と前記インバータ（１３０）の温度特性とに基づいて、前記耐電圧を超えない範囲で前記昇圧電圧が高くなるように前記昇圧電圧を設定し、
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度と、前記インバータ（１３０）の温度と、前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）の目標トルク指令値と、前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）の最高回転速度とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、車両。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度および前記インバータ（１３０）の温度に基づいて、前記蓄電装置（１１０）の充放電電力上限値をさらに制限することによって、前記目標トルク指令値に対して前記最高回転速度が確保できるように前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第１項に記載の車両。
【請求項４】
前記制御装置（３００）は、前記目標トルク指令値に対して前記最高回転速度が確保できる前記昇圧電圧であるときに、現在の前記インバータ（１３０）の温度において前記インバータ（１３０）に流すことのできる最大電流に基づいて前記蓄電装置（１１０）の充放電可能電力を演算するとともに、現在の前記蓄電装置（１１０）の温度において前記蓄電装置（１１０）の入出力可能な最大電力が前記充放電可能電力を上回る場合は前記充放電可能電力を前記充放電電力上限値に設定し、前記最大電力が前記充放電可能電力を下回る場合は前記最大電力を前記充放電電力上限値に設定する、請求の範囲第３項に記載の車両。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
蓄電装置（１１０）と、
回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）と、
前記蓄電装置（１１０）からの出力電圧を昇圧するためのコンバータ（１２０）と、
スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）を含み、前記コンバータ（１２０）からの昇圧電圧を変換して前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）を駆動するためのインバータ（１３０）と、
前記昇圧電圧を設定するための制御装置（３００）とを備え、
前記スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）は、前記インバータ（１３０）の温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有し、
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度特性と前記インバータ（１３０）の温度特性とに基づいて、前記耐電圧を超えない範囲で前記昇圧電圧が高くなるように前記昇圧電圧を設定し、
前記制御装置（３００）は、現在の前記インバータ（１３０）の温度において、前記蓄電装置（１１０）が入出力可能な最大電流に対応するインバータ電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定する、車両。
【請求項７】
蓄電装置（１１０）と、
回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）と、
前記蓄電装置（１１０）からの出力電圧を昇圧するためのコンバータ（１２０）と、
スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）を含み、前記コンバータ（１２０）からの昇圧電圧を変換して前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）を駆動するためのインバータ（１３０）と、
前記昇圧電圧を設定するための制御装置（３００）とを備え、
前記スイッチング素子（Ｑ３〜Ｑ８）は、前記インバータ（１３０）の温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有し、
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度特性と前記インバータ（１３０）の温度特性とに基づいて、前記耐電圧を超えない範囲で前記昇圧電圧が高くなるように前記昇圧電圧を設定し、
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の温度と、前記インバータ（１３０）の温度と、前記回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）から要求される目標電力とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、車両。
【請求項８】
前記制御装置（３００）は、前記目標電力と現在の前記蓄電装置（１１０）の温度において前記蓄電装置（１１０）が入出力可能な最大電力とを比較するとともに、前記目標電力が前記最大電力を上回る場合は前記蓄電装置（１１０）が前記最大電力を入出力するときに入出力可能な最大電流と前記インバータ（１３０）の温度とに基づいて前記昇圧電圧を設定し、前記目標電力が前記最大電力を下回る場合は前記目標電力と前記インバータ（１３０）の温度とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第７項に記載の車両。
【請求項９】
前記制御装置（３００）は、前記目標電力が前記最大電力を上回る場合は、現在の前記インバータ（１３０）の温度において、前記最大電流に対応するインバータ電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定し、前記目標電力が前記最大電力を下回る場合は、現在の前記インバータ（１３０）の温度において、前記目標電力が入出力されるときに前記インバータ（１３０）に流れる電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定する、請求の範囲第８項に記載の車両。
【請求項１０】
前記蓄電装置（１１０）の温度特性は、前記蓄電装置（１１０）の温度が低下すると、出力可能な最大電流が低下する特性を含む、請求の範囲第１項，第３項，第４項，第６項〜第９項のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１１】
前記インバータ（１３０）の温度特性は、前記インバータ（１３０）に流すことのできる電流が、前記インバータ（１３０）の温度が高いほど大きく、前記昇圧電圧が大きいほど小さくなる特性を含む、請求の範囲第１０項に記載の車両。
【請求項１２】
前記インバータ（１３０）の温度特性は、前記インバータ（１３０）に流すことのできる電流が、前記インバータ（１３０）の温度が高いほど大きく、前記昇圧電圧が大きいほど小さくなる特性を含む、請求の範囲第１項，第３項，第４項，第６項〜第９項のいずれか１項に記載の車両。
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月6日(2012.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置と、
回転電機と、
前記蓄電装置からの出力電圧を昇圧するためのコンバータと、
スイッチング素子を含み、前記コンバータからの昇圧電圧を変換して前記回転電機を駆動するためのインバータと、
前記昇圧電圧を設定するための制御装置とを備え、
前記スイッチング素子は、前記インバータの温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有し、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度特性と前記インバータの温度特性とに基づいて、前記耐電圧を超えない範囲で前記昇圧電圧が高くなるように前記昇圧電圧を設定し、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度と、前記インバータの温度と、前記回転電機の目標トルク指令値と、前記回転電機の最高回転速度とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度および前記インバータの温度に基づいて、前記蓄電装置の充放電電力上限値をさらに制限することによって、前記目標トルク指令値に対して前記最高回転速度が確保できるように前記昇圧電圧を設定する、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記目標トルク指令値に対して前記最高回転速度が確保できる前記昇圧電圧であるときに、現在の前記インバータの温度において前記インバータに流すことのできる最大電流に基づいて前記蓄電装置の充放電可能電力を演算するとともに、現在の前記蓄電装置の温度において前記蓄電装置の入出力可能な最大電力が前記充放電可能電力を上回る場合は前記充放電可能電力を前記充放電電力上限値に設定し、前記最大電力が前記充放電可能電力を下回る場合は前記最大電力を前記充放電電力上限値に設定する、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
蓄電装置と、
回転電機と、
前記蓄電装置からの出力電圧を昇圧するためのコンバータと、
スイッチング素子を含み、前記コンバータからの昇圧電圧を変換して前記回転電機を駆動するためのインバータと、
前記昇圧電圧を設定するための制御装置とを備え、
前記スイッチング素子は、前記インバータの温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有し、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度特性と前記インバータの温度特性とに基づいて、前記耐電圧を超えない範囲で前記昇圧電圧が高くなるように前記昇圧電圧を設定し、
前記制御装置は、現在の前記インバータの温度において、前記蓄電装置が入出力可能な最大電流に対応するインバータ電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定する、車両。
【請求項５】
蓄電装置と、
回転電機と、
前記蓄電装置からの出力電圧を昇圧するためのコンバータと、
スイッチング素子を含み、前記コンバータからの昇圧電圧を変換して前記回転電機を駆動するためのインバータと、
前記昇圧電圧を設定するための制御装置とを備え、
前記スイッチング素子は、前記インバータの温度が低下すると耐電圧が低下する特性を有し、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度特性と前記インバータの温度特性とに基づいて、前記耐電圧を超えない範囲で前記昇圧電圧が高くなるように前記昇圧電圧を設定し、
前記制御装置は、前記蓄電装置の温度と、前記インバータの温度と、前記回転電機から要求される目標電力とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、車両。
【請求項６】
前記制御装置は、前記目標電力と現在の前記蓄電装置の温度において前記蓄電装置が入出力可能な最大電力とを比較するとともに、前記目標電力が前記最大電力を上回る場合は前記蓄電装置が前記最大電力を入出力するときに入出力可能な最大電流と前記インバータの温度とに基づいて前記昇圧電圧を設定し、前記目標電力が前記最大電力を下回る場合は前記目標電力と前記インバータの温度とに基づいて前記昇圧電圧を設定する、請求項５に記載の車両。
【請求項７】
前記制御装置は、前記目標電力が前記最大電力を上回る場合は、現在の前記インバータの温度において、前記最大電流に対応するインバータ電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定し、前記目標電力が前記最大電力を下回る場合は、現在の前記インバータの温度において、前記目標電力が入出力されるときに前記インバータに流れる電流を流すことのできる最大の昇圧電圧に前記昇圧電圧を設定する、請求項６に記載の車両。
【請求項８】
前記蓄電装置の温度特性は、前記蓄電装置の温度が低下すると、出力可能な最大電流が低下する特性を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両。
【請求項９】
前記インバータの温度特性は、前記インバータに流すことのできる電流が、前記インバータの温度が高いほど大きく、前記昇圧電圧が大きいほど小さくなる特性を含む、請求項８に記載の車両。
【請求項１０】
前記インバータの温度特性は、前記インバータに流すことのできる電流が、前記インバータの温度が高いほど大きく、前記昇圧電圧が大きいほど小さくなる特性を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両。
【国際調査報告】
2011145184.tif 000020
2011145184.tif 000021